Hidrológiai Közlöny 1963 (43. évfolyam)

3. szám - Horváth Imre: A forgókefés eleveniszapos szellőztetőmedencék kismintavizsgálata

Horváth I.: A forgókefés eleveniszapos szellőztetőmedencék Hidrológiai Közlöny 1963. 3. sz. 259 ható invariáns alkalmazásával a különböző móretp.rányoknál lejátszódó jelenségek összehasonlíthatók. A forgókefés szellőztetőmedencékre érvényes kismintatörvény megállapítása után rátérhetünk a különböző medencealakok hidraulikai vizsgálatára. Az egyes esetekben változóknak a kefe bemerülési mélységét és a forgásirányt vettük fel. Kísérleteket végeztünk továbbá a kefének a medence mélyebb, illetőleg a sekélyebb oldalára történő elhelyezésével. E kísérletsorozatnál a méretarány 1 : 5 volt. Áramló közegként csapvizet alkalmaztunk, és mivel ennek alkalmazása a kisminta szempontjából torzítást jelent a valóságos szennyvízhez viszonyítva, a torzítás jellegére nézve néhány megállapítást teszünk. A szennyvíz fizikai és kémiai szempontból eltérő tulajdonságú a csapvíztől az iszapkoncentráció függvényében. A fizikai változás különösen a viszkozitás változásban jelentkezik. Ebből következik, hogy két azonos léptékű és alakú kisminta esetén, ha egyikben víz, a másikban szennyvíz áramlik, akkor azonos Reynolds-számok elérése érdekében az utóbbinál nagyobb sebességek gerjesztése szükséges. Tehát víz esetében ugyanazon energiafelvétel esetén nagyobb sebességértékek adódnak. Továbbmenően ha figyelembe vesszük a szennyvíz inhomogén voltát, amit a benne úszó kisebb-nagyobb szerves és szervetlen szennyeződések okoznak, ennek befolyása a helyi turbulencia módosításában nyilvánul meg. Ezen megállapítások figyelembevételével indokolt szennyvíz helyett a csapvíz alkalmazása, mivel a pontos megfigyelések és mérések lehetőségét nem zárja ki. Hiszen szennyvíz esetén a sebességmérés pontossága erősen lecsökken akár úszós, akár forgószárnyas méréskor egyaránt. Éppen ez az oka annak, hogy az irodalomban több eltérő adatot találunk ami mérések pontatlanságából származik. Ha például az áramló szennyvíz sebességét forgószárnnyal mérjük, akkor egy-egy pontban kapunk ugyan sebességértékeket, de azok vektoriránya és értelme nem biztos, hogy azonos a szemléletből fakadó feltételezett iránnyal és értelemmel. Ezért megtörténhet, hogy kimutattunk megfelelő sebességet a medence fenékvonala közelében és a gyakorlatban mégis iszapleülepedés történik. A továbbiakban az általunk vizsgált medencealakokat áramlástani szempontból röviden jellemezzük. 1. A pécsi szennyvíztisztító telepen létesített kísérleti „Rocylaktív" típusú berendezést az 1. kép szemlélteti. A főkivitel 10 m

3 hasznos térfogatú, s keresztmetszete 3,5 m

2. A rotor a medence sekélyebb részén helyezkedik el és „fal felé kefél". (Azaz a rotor alján a kerületi sebesség értelme a fal felé mutat.) A vizsgálatok alapján megállapítható, hogy a medencében két helyen rendezetlen áramlási tér képződik. A medence fenékvonalában 12 mm kefemerülés esetén kis sebességek adódnak (5—7 cm/sec, ami a valóságban 11,2—15,7 cm/sec* sebességnek felel meg). * A továbbiakban a kismintában mért értékek mellett zárójelben tüntetjük fel a főkivitelre vonatkozó megfelelő adatokat. Ilyen kis sebességeknél az iszapleülepedés veszélye fenn áll. 2. A budakeszi szennyvíztisztító telep levegőztető medencéjének keresztmetszeti területe (főkiviteli) 13 m

2. Az adott kismintaméretek megkövetelték, hogy a valóságos műtárgy 1 : 2 arányú mását tekintsük főkivitelnek (3,25 m

2 terület) és azt kicsinyítsük le 1:5 arányban. (Ez gyakorlatilag 1 : 10 méretarányt jelent, de a fenti feltételezést az 1 : 5 arány szerint beállított adott kefefordulatszám tette indokolttá.) Így 10 mm (5 cm) kefebemerülésnél, „a víztér felé történő kefélés" esetén a medence fenékvonalában 8—10 mm/sec (17,9—22,4 cm/sec) sebességet észleltünk. Ez esetben rendezetlen áramlás az áramlási tér középső részén jelentkezik. 3. A Fővárosi Csatornázási Művek megrendelésére a VITUKI III. Vízminőségi Osztályán elvégeztük a délpesti szennyvíztisztító telep épülő szellőztetőmedencéjének a hidraulikai vizsgálatait. Az áramlási sebességek meghatározásán túlmenően felvételeket készítettünk (benzol-széntetraklorid-festék gömböcskék jelenléte nélkül) a víztérbe jutó légbuborékok mozgásáról. Megállapítható, hogy a légbuborékok 12 mm (6.0 cm) kefebemerülés esetén a medence mélységének egyharmad részéig jutnak le. 4. Kísérletünk során végül egy olyan medencealak kiképzését kíséreltük meg, amelynél a fenékvonalba holtterek nem jelentkeznek, vagyis a leülepedés veszélye a lehető legnagyobb mértékben elkerülhető. Kísérleteink a következő elvi megfontolásokon épültek fel: megfigyelések, mérések és számítások szerint a vízfolyások sodorvonala kanyarban klotoid alakú spirális. A klotoid jellemzője a lineáris görbületváltozás, azaz az ívhossz és a hozzátartozó sugár szorzatának állandósága. (Tudomásunk szerint Zürichben végeztek kísérleteket hasonló megfontolások szerint néhány évvel ezelőtt, de az ott alkalmazott kísérleti medencealak az általunk javasolttól eltérő.) A 2. Icép. Aramkép a klotoidalakú szellőztetőmedence kismintájában Bild 2. Strömungsbild im Modell des klotoidformigen Durchlüftungsbeckens » Ikk. 2. Flow pattern in the model of the aeration tank bounded by clothoide curves